Rorg_tut12

• Problem1
  • wie findet die Seite("Cache-Block")ins Archiv zurueck?
  • "Tag": merkt sich Herkunftsort("Blockadress")einer Seite
• Problem 2
  • Wo legen wir die Seite in die Ablage("Cache"
    )?
  • z.B beliebige Stelle, wo nach Platz ist("vollassoziativ")
• Problem 3
  • Sortierung der Seiten in Ablage?(um Seiten schneller zu finden)
  • "Cache-Sets": Faecher fuer Seiten mit gleichen "Anfangsbuchstaben"
• Problem 4
  • was machen, wenn die Ablage voll ist?
  • "Ersetzungsstragie": alte Seite ausstauchen und zurueckbringen

cache-Typen:

• vollassoziati("fully associative"):
  • 1.Satz ("Stapel"),wo alle Cache-Block
• direkt abgebildet("Direct Mapped"):
  • assoziativitaet = 1. jeder Satz enthaelt maximal einen Cache-Block
• n-fach satz assoziativ:
  • Assoziativtaet = n

• direkt abgebildet -> Assoziativitaet = 1
• Kapazitaet = 8 KiB = 8 * 1024 Bytes = 2^13 Bytes (und nicht 8000 Byte!!)
• Cacheblock-Groesse = 2^5 Bytes

32, 8192, 48, 8208, 32, 8224, 48, 8240, 32, 8256
Simulation: • Index, • Tag

Wie viele Bits hat der Blockoffset? (die Adresse innerhalb des Blocks)

• :

Wie viele Bits hat der Index?

• Zuerst: wie viele Sätze gibt es im Cache?
• Satzgröße = (Cacheblock-Größe • Assoziativität) = 2^5 Bytes
• äöß
• ä

wie viele Bits hat der Tag?

• Das wissen wir nicht, müssen wir nicht wissen (sagen wir, es sind genug Bits;-).)
• Lustig: wir haben keine vorgegebene Größe für die Adresse des Prozessor.)

Blockadresse = (Adresse / Cacheblockgröße)
Blockadresse = (Adresse >>(blockoffset Bits))

Index = Blockadresse % (2^(Index Bits))
Index = • Blockadresse & (größten Index)

größter Index = 2^(index bits) - 1 = 2^8 - 1 = FF16
Tag = Blockadresse / 2^(Index Bits)
Tag = Blockadresse >> (Index • Bits)

• 2-fach•satz-assoziativ - Assoziativität=2
• Kapazität = 8KiB = 8 • 1024 Bytes = 2^13 Bytes
• Cacheblockgröße = 8 Wörter = 8•4 Bytes = 2^5 Bytes
• Byteaddressengröße = 40 Bits
• Prozessor schickt Byteadresse (1 Byte = 2 Nybble = Hexadezimalziffer):
  a)
  Wie größ ist der Index?
• Satzgröße = Blockgröße * Assoziativität = 2^5 • 2^1 Bytes = 2^6 Bytes
• Anzahn an Sätze = Kapazität / Satzgröße = 2^13 / 2^6 • Bytes = 2^7 Bytes:
• Indexgröße = log2 ( Anzahl an Sätze ) = 7 Bit
  Wie groß ist der Tag?
• Blockoffsetgröße = log2 ( Blockgröße)Bits = log2 (2^5)Bits = 5 Bits
• Adressgröße - Indexgröße - Blockoffsetgröße = 40 - 7 - 5 = 28 Bits
  b)
  Adresse = [tag = 28 Bits, index = 7 Bits, blockoffset = 5 Bits ]
  Adresse = 55236
  Blockadresse = (Adresse / Blockgröße)
  Index = Blockadresse % 2^7 = 62

AMAT = Average Memory Access Time (durchschnittliche Zugriffszeit)
Es gibt jetzt verschiedene Fälle (verschiedene Fälle).

1. Fall: wir-finden den• Cache-Block im sog. L1-Cache
2. Fall: wenn nicht im LI-Cache, finden wir den Cache-Block im L2-Cache
3. Fall: wenn nicht im L2-Cache, finden wir den-Cache-Block im RAM (Random Access Memory)
   Für jeden Fall die Häufigkeit (Wahrscheinlichkeit) berechnen.
   Für jeden Fall die Zeitdauer berechnen.

-> AMAT = gewichtete Mittelwert
-> Miss-Rate = Häufigkeit eines Cache-Misses (in Prozent)

• lokal: für jeden Cache-Zugriff, wie häufig gibt es einen Cache-Miss? (Dieser ist gegeben!! wenn nichts weiter gesagt ist.).
• global: wie viele Speicherzugriffe vom Prozessor landen im Cache und erzeugen einen Cache-Miss?

1.Fall (L1-Cache):

• Zeit = 3 Takte

• globale Häufigkeit = 100% - 7% = 93%

• 100% der Fälle erreichen L1-Cache, davon 93% der Fälle ein Cache-Hit

  1.Fall (L2-Cache):

• Zeit = L1-Cache-Zeit + 15 Takte = 18 Takte

• globale Häufigkeit = 7% (100% - 34%) = 7% 66% = 4.62%

• 7% der Fälle erreichen den L2-Cache, davon 66% der Fälle ein Cache-Hit

  2.Fall (RAM):

• Zeit = L2-Cache-Zeit + 100 Takte = 118 Takte

• globale Häufigkeit = 7% * 34% = 100% - 93% - 4.62% = 2.38%

• 7% der Fälle erreichen L2-Cache und dort in 34% der Fälle gehen wir zum RAM weiter

AMAT = 93% 3 Takte + 4.62% 18 Takte + 2.38% * 118 Takte AMAT = 6.43 Takte